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梯度功能材料的应用

来源:https://www.xiutupi.com 发布时间:2021-10-05热度:

FGM在航空航天,机械工程,生物工程,光、电、磁工程,能源及电气工程,学工程等领域都有着潜在的应用。

1.航空航天领域

航天飞机推进系统的燃烧器热负荷极大,而且要有高可靠性、耐久性、长寿命。
而目前的航天发动机受高热负荷以及由此而产生的热应力影响,使用寿命受到很大限制。
日本学者将PSZ/Ti的梯度功能材料应用在火箭推进器燃烧室的内壁上。

结果表明:具有梯度功能涂层的燃烧室的热循环寿命明显高于无梯度功能涂层。
梯度功能涂层在航空涡轮发动机叶片上的应用使其具有优良的耐磨性、耐蚀性和耐热性。
梯度功能材料在燃烧室内衬上的应用提高了其耐磨性。
梯度功能材料是未来航天发动机的理想材料。

2.机械2程领域

在机械工程领域,外硬内韧的梯度切削刀具有良好的综合性能,其使用寿命长,切割效率高,与硬质合金刀具相比,其耐磨性提高了2倍,使用寿命提高了5倍;
梯度自润滑轴承解决了基体强度与孔隙度之间的矛盾,与均质自润滑轴承相比,梯度自润滑轴承的极限⑩PV⑥值由20 Pa‘m/s提高到40 Pa·m/s,使用寿命提高2倍多;
将梯度功能涂层应用在抛光刀具、微型钻头上,可使其冲击韧性和使用寿命得到较大幅度的提高;
梯度功能材料在地质钻探工具上的应用实现了地质钻探工具高强度、高韧性、高耐磨性的统一,使其具有优异的综合性能。

3.生物工程领域

动物的牙齿、骨头、关节等都是无机材料和有机材料的完美结合,其质量轻、韧性好、硬度高。
用梯度功能材料制作的牙齿、骨头、关节等可以较好地接近以上要求。

将梯度功能生物体植入材料应用在植牙中,可以使治愈时间缩短,齿根牢固,不易破坏。
例如,应用梯度功能材料制成的牙齿,埋人生物体内部的部分由多孔质的且和人体有良好相容性的陶瓷组成,露出的外部是硬度高的陶瓷,为保持强度,中心部分由高韧性的陶瓷组成。
梯度功能材料应用在人工骨关节上,可使假体与骨之间具有很强的结合力并耐用,表现出良好的生物相容性。
另外,还具有良好的自愈合、修复、再生等特性。


梯度功能材料的应用第1张图

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